資源簡介

生物選擇性必修2 生物與環(huán)境【教學(xué)設(shè)計(jì)】
第3節(jié)　影響種群數(shù)量變化的因素
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]
1.通過研究環(huán)境因素、種內(nèi)關(guān)系及種間關(guān)系,明確影響種群數(shù)量變化的因素。
2.通過研究影響種群數(shù)量變化的生物因素和非生物因素,認(rèn)同種群研究的重要社會意義,提升社會責(zé)任感。
3.基于對生物學(xué)過程中存在因果循環(huán)關(guān)系的認(rèn)識,探討人類活動對種群及環(huán)境的影響。
【課件自主預(yù)習(xí)】
一、非生物因素
1.種群的出生率和死亡率、遷入率和遷出率等特征直接決定種群密度,因此,凡是影響種群重要特征的因素,都會影響種群的數(shù)量變化。
2.在自然界,種群的數(shù)量變化受到陽光、溫度、水等非生物因素的影響。
3.干旱缺水會使許多植物種群的死亡率升高,種群密度降低;動物種群在尋找水源的過程中也常常發(fā)生個體的死亡,種群密度下降。而對東亞飛蝗來說,氣候干旱正是種群爆發(fā)式增長的主要原因。
4.非生物因素對種群數(shù)量變化的影響往往是綜合性的。
二、生物因素
1.隨著種群的增長,種內(nèi)競爭會加劇,從而使種群的增長受到限制,這說明種群數(shù)量的變化受到種群內(nèi)部生物因素的影響。
2.大草履蟲和雙小核草履蟲在單獨(dú)培養(yǎng)時,兩者的數(shù)量都呈“S”形增長;混合培養(yǎng)開始時,兩個種群數(shù)量也都有增長,但隨后雙小核草履蟲個體數(shù)目繼續(xù)增加,而大草履蟲的個體數(shù)下降,最后完全消失。說明二者之間的關(guān)系是競爭,而且在食物不足時,大草履蟲在競爭中占劣勢。
3.在自然界,任何一個種群都與其他種群有著密切的關(guān)系,其中捕食與被捕食的關(guān)系、相互競爭的關(guān)系都是十分常見的。除頂級捕食者外,每種動植物都可能是其他某種生物的捕食對象,每種動物都需要以其他生物為食。
4.作為宿主的動物被寄生蟲寄生,細(xì)菌或病毒引起傳染病,也會影響種群的出生率和死亡率等特征,進(jìn)而影響種群的數(shù)量變化。
5.一般來說,食物和天敵等生物因素對種群數(shù)量的作用強(qiáng)度與該種群的密度是相關(guān)的,這些因素稱為密度制約因素;而氣溫和干旱等氣候因素以及地震、火災(zāi)等自然災(zāi)害,對種群的作用強(qiáng)度與該種群的密度無關(guān),因此被稱為非密度制約因素。
三、種群研究的應(yīng)用
1.研究種群的特征和數(shù)量變化的規(guī)律,在野生生物資源的合理利用和保護(hù)、有害生物的防治等方面都有重要意義。
2.在瀕危動物的保護(hù)方面,能預(yù)測種群的數(shù)量變化趨勢,進(jìn)而采取合理的保護(hù)措施。
3.在漁業(yè)上,捕撈量應(yīng)在K/2左右,有利于持續(xù)獲得較大的魚產(chǎn)量,原因是K/2時種群的增長速率最大。
4.在有害生物的防治方面,有效保護(hù)或引入天敵生物,有利于將害蟲數(shù)量控制在較低水平。
【預(yù)習(xí)檢測】
1.判斷有關(guān)“影響種群數(shù)量變化的非生物因素”說法的正誤。
(1)種群的出生率和死亡率、遷入率和遷出率等是決定種群數(shù)量的外部因素。(　×　)
(2)同一種非生物因素對不同生物的影響相同。(　×　)
(3)非生物因素對種群數(shù)量變化的影響往往是綜合性的。(　√　)
2.判斷有關(guān)“影響種群數(shù)量變化的生物因素”說法的正誤。
(1)大草履蟲和雙小核草履蟲屬于同一物種。(　×　)
(2)每種動植物都會被其他某種生物捕食。(　×　)
(3)種群數(shù)量的變化不僅受外部因素的影響,也受自身內(nèi)部因素的影響。(　√　)
(4)采用化學(xué)和物理方法控制鼠的種群密度效果更好。(　×　)
(5)培養(yǎng)瓶中細(xì)菌種群數(shù)量達(dá)到K值前,密度對其增長的制約逐漸減弱。(　×　)
3.判斷有關(guān)“種群研究的應(yīng)用”說法的正誤。
(1)中等強(qiáng)度的捕撈有利于持續(xù)獲得較大的魚產(chǎn)量。(　√　)
(2)鼠害發(fā)生時,只通過采用物理和化學(xué)的方法控制現(xiàn)存害鼠的種群數(shù)量就可以。(　×　)
(3)防治農(nóng)林害蟲時,一味地依賴噴灑農(nóng)藥,既會造成環(huán)境污染,又會傷及害蟲的天敵。(　√　)
【課堂互動探究】
探究點(diǎn)一　非生物因素對種群數(shù)量變化的影響
[情境1] 閱讀教材P13“思考·討論”,回答下列問題。
[思考] (1)從情境1中可以看出,影響該地草本植物種群密度的非生物因素是什么
提示:光照強(qiáng)度。
(2)情境1中,在同樣的非生物因素的影響下,刺兒菜的種群密度變化與一年蓬、加拿大一枝黃花的有較大差異,這是為什么
提示:刺兒菜生長需要的光照強(qiáng)度小于一年蓬、加拿大一枝黃花。
(3)除上述因素外,種群數(shù)量的變化還受哪些非生物因素影響
提示:種群數(shù)量的變化還受溫度和濕度等非生物因素影響。
[情境2] 研究人員調(diào)查1928～1977年某灰鷺種群數(shù)量變化,結(jié)果如下圖。
[思考] (1)調(diào)查灰鷺種群數(shù)量的方法是什么
提示:標(biāo)記重捕法。
(2)灰鷺種群1964年后增長曲線是哪種類型
提示:因?yàn)橛蠯值,所以是“S”形增長曲線。
(3)影響灰鷺種群數(shù)量變化的主要因素是什么
提示:溫度。
(4)除此之外,還有哪些非生物因素會影響灰鷺種群數(shù)量變化
提示:水分、氣候等因素。
[情境3] 蘆葦、澤瀉等水生植物只能長在淺水或水邊;紅樹、柳樹等只能長在水源附近;松、杉、柏等能長在比較干旱處,仙人掌、沙棘等可長在極干旱的沙漠。鴨子、青蛙只可在水中或水源附近活動,而鷹、黃羊、沙鼠等可在干旱的陸地自由活動。
[思考] (1)情境3中不同植物生活在不同的區(qū)域,影響其種群密度的主要非生物因素是什么
提示:主要是水分的含量。
(2)情境3中影響鴨子、青蛙、黃羊等動物的種群密度的非生物因素是什么 除此之外,還有哪些因素影響其種群密度
提示:水分。除此之外,它們的食物即植物的分布也會影響種群密度。
(3)干旱缺水對種群數(shù)量影響是否相同
提示:不同。干旱缺水會使許多植物種群的死亡率升高。動物種群會因缺少食物及在尋找水源的過程中發(fā)生個體死亡。但是對于東亞飛蝗來說,氣候干旱會使其種群爆發(fā)式增長。
[歸納總結(jié)] 有關(guān)非生物因素的三點(diǎn)總結(jié)
(1)影響種群數(shù)量變化的非生物因素有陽光、溫度、水分等,影響水生動物種群數(shù)量變化的原因還有含氧量等。這些因素都會影響種群的出生率和死亡率、遷入率和遷出率等進(jìn)而影響種群密度。
(2)同一種非生物因素對不同生物的影響不同。
(3)非生物因素對種群數(shù)量變化的影響往往是綜合性的,種群數(shù)量的變化是多種非生物因素共同作用的結(jié)果。
[應(yīng)用] 下列哪種非生物因素對種群數(shù)量的調(diào)節(jié)有影響(　D　)
A.陽光 B.溫度
C.氣候 D.以上都有影響
解析:陽光、溫度以及氣候條件等均會對種群數(shù)量產(chǎn)生影響,從而調(diào)節(jié)種群數(shù)量。
探究點(diǎn)二　生物因素對種群數(shù)量變化的影響
1.種群內(nèi)部生物因素對種群數(shù)量變化的影響
[情境1] 一支試管里的酵母菌,在繁殖多代后,種群數(shù)量不再增加,甚至?xí)陆怠?br/>[思考] (1)上述情境說明影響酵母菌種群數(shù)量的非生物因素有哪些
提示:營養(yǎng)、生存空間。
(2)影響酵母菌種群數(shù)量的生物因素有哪些
提示:酵母菌的種內(nèi)競爭。
[歸納總結(jié)] 影響種群數(shù)量變化的內(nèi)部生物因素除了種內(nèi)競爭,還有種內(nèi)互助,例如螞蟻、蜜蜂等的種內(nèi)互助。
2.種群外部生物因素對種群數(shù)量變化的影響
[情境2] 生態(tài)學(xué)家選用了兩種形態(tài)和習(xí)性上很接近的草履蟲進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn):取相等數(shù)目的雙小核草履蟲和大草履蟲,用一種桿菌為飼料,放在某個容器中培養(yǎng),這兩種草履蟲都沒有分泌殺死對方的物質(zhì)。單獨(dú)培養(yǎng)和混合培養(yǎng)時曲線圖如下圖所示:
[思考] (1)兩種草履蟲混合培養(yǎng)時種群個體數(shù)量發(fā)生怎樣的動態(tài)變化
提示:相互之間對食物的爭奪表現(xiàn)為大草履蟲處于劣勢,雙小核草履蟲處于優(yōu)勢。隨著雙小核草履蟲數(shù)量的增加,爭奪食物的優(yōu)勢越來越大,最終大草履蟲失去了食物來源而滅亡。
(2)這兩種草履蟲都沒有分泌殺死對方的物質(zhì),這能夠說明什么
提示:混合培養(yǎng)時由于這兩種草履蟲具有相似的生活習(xí)性(二者以同一種桿菌為食),隨著兩種草履蟲數(shù)量的增加,相互之間對食物的爭奪表現(xiàn)為大草履蟲處于劣勢,雙小核草履蟲處于優(yōu)勢。兩種草履蟲沒有分泌殺死對方的物質(zhì),進(jìn)一步證明了該實(shí)驗(yàn)結(jié)果源于兩種草履蟲爭奪資源,這就是競爭。
(3)請嘗試列舉類似大草履蟲和雙小核草履蟲的競爭關(guān)系。
提示:大象與獅子爭奪水源、水稻與稗草競爭陽光及土壤中的營養(yǎng)等。
(4)競爭對種群數(shù)量的影響是什么
提示:競爭的結(jié)果常表現(xiàn)為相互抑制,例如水稻和稗草;有時表現(xiàn)為一方占優(yōu)勢,另一方處于劣勢甚至滅亡,例如大草履蟲和雙小核草履蟲。
[情境3] 生活在加拿大北方森林中的猞猁捕食雪兔。經(jīng)過90多年的調(diào)查研究,猞猁和雪兔種群數(shù)量變化如下:
[思考] (1)用90多年的調(diào)查研究結(jié)果分析猞猁和雪兔種群數(shù)量的波動情況,你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律
提示:猞猁和雪兔種群數(shù)量之間存在相關(guān)性。例如,從1845年到1855年間,猞猁數(shù)量的增加導(dǎo)致雪兔減少;而雪兔的減少,又會造成猞猁減少,之后雪兔又大量增加。這就是猞猁和雪兔種群數(shù)量變化的同步周期性。可概括表示為“先增加者先減少,后增加者后減少”。
(2)猞猁和雪兔的種間關(guān)系是什么
提示:捕食。
(3)除猞猁外,影響雪兔種群數(shù)量變化的還有其他因素嗎
提示:影響雪兔種群數(shù)量變化的因素還有雪兔的食物、傳染病等。
(4)捕食者對被捕食者的意義是什么
提示:捕食者與被捕食者的關(guān)系是在漫長的進(jìn)化過程中形成的,被捕食的往往是體弱患病的或遺傳特性較差的個體,從而防止了疾病的傳播和不利遺傳因素的延續(xù)。
[情境4] 冬蟲夏草是一種名貴中藥。蝙蝠蛾的幼蟲被真菌侵入體內(nèi),菌絲逐漸充滿蟲體,變?yōu)榫耸瓜x體的組織破壞,殘留外皮。夏季菌核萌發(fā),從幼蟲的口或頭部長出有柄的子座,似直立小草。
[思考] (1)這種真菌和幼蟲的關(guān)系是什么
提示:寄生。
(2)寄生者會不會影響寄主種群數(shù)量的變化
提示:會,寄生者導(dǎo)致寄主生病甚至死亡,即寄主的環(huán)境適應(yīng)能力相應(yīng)下降,寄生者只是不直接導(dǎo)致寄主死亡,卻仍對寄主有所傷害。
[歸納總結(jié)] 有關(guān)生物因素的兩點(diǎn)總結(jié)
(1)當(dāng)被捕食者數(shù)量增加,捕食者數(shù)量也會增加;當(dāng)捕食者數(shù)量增加時,需要捕食的食物增多,又會使被捕食者數(shù)量減少,所以捕食者和被捕食者種群數(shù)量的變化互為因果,是循環(huán)因果關(guān)系。捕食者和被捕食者種群數(shù)量變化呈同步周期性。可概括表示為“先增加者先減少,后增加者后減少”。例如:在森林中,當(dāng)害蟲數(shù)量增加時,食蟲鳥類由于食物豐富,數(shù)量也會增多,這樣,害蟲種群的增長就會受到抑制。
(2)生物因素和非生物因素是種群數(shù)量變化的外因,都是通過種群的出生率和死亡率、遷入率和遷出率起作用的。出生率和死亡率、遷入率和遷出率就是影響種群數(shù)量變化的內(nèi)因。只有影響種群數(shù)量內(nèi)因的生物因素和非生物因素才會影響種群數(shù)量。
[應(yīng)用] 從生物種間關(guān)系角度看,下列諺語或古詩中表現(xiàn)為種間競爭關(guān)系的是(　B　)
A.螳螂捕蟬,黃雀在后
B.種豆南山下,草盛豆苗稀
C.春色滿園關(guān)不住,一枝紅杏出墻來
D.人間四月芳菲盡,山寺桃花始盛開
解析:“螳螂捕蟬,黃雀在后”體現(xiàn)了種群間捕食關(guān)系;“種豆南山下,草盛豆苗稀”體現(xiàn)了雜草和大豆之間的競爭關(guān)系;“春色滿園關(guān)不住,一枝紅杏出墻來”體現(xiàn)了植物的向光性;隨海拔升高,溫度降低,“人間四月芳菲盡,山寺桃花始盛開”體現(xiàn)了溫度對植物開花的影響。
探究點(diǎn)三　種群研究的應(yīng)用
[情境] ①東北豹是我國一級保護(hù)動物,2015年,科學(xué)家基于長期的野外觀測查明:在我國東北長白山北部地區(qū),共監(jiān)測到東北豹42只,其中,幼體2只,雌性和雄性的成體分別為21只和17只,未能判斷性別的成體2只。
②漁業(yè)生產(chǎn)中,要求漁網(wǎng)的孔眼必須達(dá)到一定大小,否則會影響來年魚的產(chǎn)量。
③某地農(nóng)業(yè)部門建議在棉花栽培中可以利用赤眼蜂來防治棉鈴蟲。赤眼蜂產(chǎn)卵在棉鈴蟲的卵內(nèi),赤眼蜂的幼蟲以棉鈴蟲卵里的營養(yǎng)物質(zhì)為食物,因而使棉鈴蟲的卵不能孵化。放養(yǎng)棉鈴蟲的天敵——赤眼蜂雖不能徹底消滅棉鈴蟲,但是能將棉鈴蟲的種群數(shù)量控制在較低的水平。
[思考] (1)保護(hù)東北豹可采取哪些措施
提示:對于瀕危動物保護(hù)采取一系列的措施,如全面禁獵、禁止商業(yè)性砍伐林木、建立自然保護(hù)區(qū)、國家公園等。
(2)漁網(wǎng)的孔眼必須達(dá)到一定大小,原因是什么 從種群特征的角度分析。
提示:使較小的幼魚不被捕獲,以確保捕撈后的魚群中幼魚占多數(shù),年齡結(jié)構(gòu)為增長型。
(3)棉鈴蟲和赤眼蜂的關(guān)系是什么
提示:寄生。
(4)研究種群的特征和數(shù)量變化的規(guī)律,有什么意義
提示:在野生生物資源的保護(hù)和利用、有害生物的防治等方面有重要意義。
[歸納總結(jié)] 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以將生物間的寄生和捕食關(guān)系用于生物防治,如我國用七星瓢蟲防治蚜蟲和用灰喜鵲防治松毛蟲等。生物防治與化學(xué)防治相比的優(yōu)點(diǎn)是利用寄生和捕食關(guān)系來防治農(nóng)林害蟲,這樣可以減少環(huán)境污染、害蟲抗藥性,而且對害蟲的天敵沒有毒害作用,對于維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定有重要意義。
[應(yīng)用] 研究種群的變化規(guī)律以及影響種群數(shù)量變化的因素,對于有害動物的防治、野生生物資源的保護(hù)和利用,以及瀕危動物種群的拯救和恢復(fù),都有著重要意義。下列有關(guān)說法正確的是(　A　)
A.采取措施降低環(huán)境容納量,能從根本上限制有害動物的種群數(shù)量
B.消滅捕食者,引入被捕食者是保護(hù)瀕危動物的根本措施
C.在田鼠種群數(shù)量達(dá)到K/2時進(jìn)行防治,消耗的防治成本最低
D.魚類養(yǎng)殖中,在接近K/2時進(jìn)行捕撈有利于魚類的可持續(xù)增產(chǎn)
解析:采取措施如減少其食物來源,增加其天敵的數(shù)量,破壞其棲息環(huán)境等,降低環(huán)境容納量,能從根本上限制有害動物的種群數(shù)量增長;建立自然保護(hù)區(qū),給瀕危動物創(chuàng)造更寬廣的生存空間,改善它們的棲息環(huán)境,從而提高環(huán)境容納量,是保護(hù)瀕危動物的根本措施;在種群數(shù)量達(dá)到K/2前防治,防治成本最低;魚類養(yǎng)殖過程中,捕撈后的剩余量接近于K/2時,有利于魚類資源的可持續(xù)增產(chǎn)。
課堂小結(jié)
完善概念圖 記憶節(jié)節(jié)清
1.在自然界,種群的數(shù)量變化受到陽光、溫度、水等非生物因素的影響。 2.捕食、競爭和寄生都會引起種群數(shù)量的變化。 3.研究種群的特征和數(shù)量變化的規(guī)律,在野生生物資源的合理利用和保護(hù)、有害生物的防治等方面有重要意義。 4.中等強(qiáng)度的捕撈(捕撈量在K/2左右)有利于持續(xù)獲得較大的魚產(chǎn)量。
隨堂反饋
1.判斷下列有關(guān)影響種群數(shù)量變化的生物因素的表述是否正確。
(1)某林場中繁殖力極強(qiáng)的老鼠種群數(shù)量的增長會受密度制約。(　√　)
(2)只有影響種群出生率和死亡率的環(huán)境因素才能影響種群數(shù)量。(　×　)
(3)捕食會使某一物種滅絕。(　×　)
2.為保護(hù)美洲某草原的鹿群,自1907年開始人工捕獵美洲獅和狼。若干年后,鹿種群的數(shù)量變化如圖所示。以下分析不正確的是(　B　)
A.1905年前,鹿的數(shù)量保持在4 000頭左右主要是有捕食者
B.1925年前后,該區(qū)域內(nèi)鹿種群的K值是保持在100 000頭
C.1927年后,鹿的數(shù)量迅速減少的主要原因是草場被破壞
D.鹿、美洲獅、狼等在該生態(tài)系統(tǒng)中相互依存、相互制約
解析:1905年前,由于有天敵美洲獅和狼等捕食者的存在,鹿的數(shù)量被抑制在4 000頭左右;1925年前后,鹿種群數(shù)量約100 000頭,由于種群種內(nèi)斗爭劇烈,導(dǎo)致種群下降并穩(wěn)定至4 000頭左右,可見環(huán)境容納量(即K值)并非100 000頭左右;由于草場連續(xù)7年損耗,食物減少,導(dǎo)致1927年后鹿的數(shù)量迅速減少;鹿和美洲獅、狼是捕食關(guān)系,美洲獅和狼是競爭關(guān)系,它們在該生態(tài)系統(tǒng)中相互依存、相互制約,維持生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定。
3.下圖中曲線Ⅰ表示某種群的出生率,曲線Ⅱ表示其死亡率。則(　C　)
A.種群在c點(diǎn)之前呈“J”形曲線增長,c點(diǎn)之后呈“S”形曲線增長
B.種群數(shù)量增長最快的時期是a點(diǎn)對應(yīng)的時期
C.c點(diǎn)時此種群的個體總數(shù)達(dá)到環(huán)境容納量
D.曲線表明種群數(shù)量變化受食物的影響
解析:由圖可知,隨著時間的變化種群死亡率逐漸升高,出生率逐漸下降,c點(diǎn)時出生率等于死亡率,說明此種群的個體總數(shù)在c點(diǎn)之前呈現(xiàn)增長趨勢,c點(diǎn)之后呈現(xiàn)下降趨勢,種群數(shù)量增長最快的時期位于a點(diǎn)之前;從曲線中不能得出種群數(shù)量變化受食物影響的結(jié)論。
4.(不定項(xiàng)選擇)如圖甲表示某一經(jīng)濟(jì)魚類的種群特征,圖乙是某時期該魚類種群的年齡結(jié)構(gòu)曲線,下列分析錯誤的是(　ABC　)
A.圖乙為c點(diǎn)后該經(jīng)濟(jì)魚類年齡結(jié)構(gòu)曲線
B.在b點(diǎn)時捕撈魚類最易得到最大日捕獲量
C.估算一個種群的出生率和死亡率,即可確定種群密度的大小
D.d點(diǎn)時種群數(shù)量達(dá)到最大值
解析:根據(jù)圖乙曲線分析可知,幼年個體較少,而老年個體較多,年齡結(jié)構(gòu)為衰退型,種群的出生率小于死亡率,而c點(diǎn)以后該魚類種群的出生率仍然大于死亡率,應(yīng)為增長型;b點(diǎn)時種群的增長速率最大,種群數(shù)量接近K/2,此時捕撈可以使種群迅速恢復(fù),但不會獲得最大日捕獲量;出生率和死亡率直接影響種群數(shù)量變化,但不能確定種群密度的大小;d點(diǎn)時種群的出生率和死亡率相等,此時種群達(dá)到K值,種群數(shù)量達(dá)到最大值。
5.一種當(dāng)?shù)貜奈窗l(fā)現(xiàn)有分布的新雜草出現(xiàn)在某農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中,擠占了原有的雜草的生存空間而成為主要的雜草種類,對農(nóng)作物造成了危害。回答下列問題。
(1)當(dāng)新雜草種群密度處于較長期的相對穩(wěn)定階段,表明其種群數(shù)量已達(dá)到了　　　　;若連續(xù)陰雨和低溫的氣候變化使該雜草種群數(shù)量明顯下降,這種影響種群數(shù)量的因素屬于　　　　制約因素,該因素對種群的作用強(qiáng)度與該種群的密度有無關(guān)系 　　　　。
(2)農(nóng)作物要正常生長,僅有光照是不夠的,還需要適宜的溫度、水分、無機(jī)鹽等條件,這說明了
　。
解析:(1)當(dāng)新雜草種群密度處于較長期的相對穩(wěn)定階段,說明其種群數(shù)量已經(jīng)達(dá)到環(huán)境容納量(K值)。氣溫和干旱等氣候因素以及地震、火災(zāi)等自然災(zāi)害,對種群的作用強(qiáng)度與該種群的密度無關(guān),被稱為非密度制約因素。
(2)光照、溫度、水分、無機(jī)鹽等屬于影響種群數(shù)量變化的非生物因素,農(nóng)作物要正常生長,這些環(huán)境條件都是必不可少的,說明非生物因素對種群數(shù)量變化的影響是綜合性的。
答案:(1)環(huán)境容納量(K值)　非密度　無關(guān)
(2)非生物因素對種群數(shù)量變化的影響是綜合性的

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